فهرست مطالب

مهندسی منابع معدنی - سال سوم شماره 2 (تابستان 1397)

نشریه مهندسی منابع معدنی
سال سوم شماره 2 (تابستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/07/21
  • تعداد عناوین: 8
|
  • محمدحسین احمدی، حامد ملاداودی * صفحات 1-16
    در دهه های اخیر مدل های خرابی پدیدارشناسانه برای مطالعه خرابی مواد سنگی توسط محققان متعددی به کار برده شده اند. بیشتر مدل های خرابی پدیدارشناسانه از اصول ترمودینامیک برگشت ناپذیر برای حل مساله استفاده می کنند. از آنجایی که در مدل های خرابی پدیدارشناسانه برای حل فرآیند خرابی در مواد شکننده فیزیک واقعی فرآیند خرابی در مواد شکننده چندان در نظر گرفته نمی شود، بنابراین مدل های خرابی ریزمکانیکی روش های نوینی برای در نظر گرفتن فیزیک واقعی مساله در ریز مقیاس به ویژه جوانه زنی و رشد ترک های بال دار از ریزترک های اولیه اند که مورد توجه محققان قرار گرفته اند. لغزش اصطکاکی بر سطوح ریزترک های بسته موجب تغییرشکل های غیرخطی و جوانه زنی ترک های بال دار از نوک ریزترک های اولیه می شوند. از آنجایی که مواد سنگی توزیع مختلفی از ریزترک های اولیه از نظر اندازه و جهت دارند، تحت بارگذاری دینامیکی همه ریزترک های ذاتی موجود در مواد سنگی فعال شده و رشد می کنند. اندرکنش ریزترک ها با یکدیگر و بهم پیوستن آن ها نقش مهمی در میزان خرابی تجمعی و تشکیل صفحه شکست بزرگ مقیاس در مواد سنگی دارد. روش های همگن سازی مختلفی از قبیل توزیع رقیق، موری- تاناکا، خودسازگار و پونته- کاستاندا برای محاسبه پارامترهای معادل مکانیکی به کار برده می شوند. در این مطالعه از روش همگن سازی خودسازگار (SCS) برای تعیین پارامترهای همگن سازی شده محیط معادل نمونه سنگی تحت بارگذاری فشاری دینامیکی تک محوره استفاده شده است. الگوریتم مدل خرابی توسعه داده شده در محیط نرم افزار تجاری تفاضل محدود (FLAC) کدنویسی شده است. در این مطالعه با استفاده از مدل خرابی توسعه داده شده مقاومت نمونه سنگی در شرایط آزمایش مقاومت فشاری تک محوره به ازای نرخ های کرنش مختلف و با مقادیر بالا مدلسازی و تحلیل شده است. نتایج تحلیل ها و شبیه سازی ها وابستگی مقاومت حداکثری نمونه به نرخ کرنش اعمالی را نشان می دهد. هم چنین مطابق با نتایج، با افزایش نرخ بارگذاری میزان مقاومت فشاری نمونه افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: مدل خرابی ریزمکانیکی، همگن سازی، فاکتور شدت تنش، مقاومت دینامیکی
  • امین ظفری، جواد غلام نژاد، مهدی نجفی*، محمد فاتحی مرجی صفحات 17-33
    هدف اصلی این تحقیق بررسی اثر استفاده از شمع برجا بر پایداری دیواره نهایی بخش غربی معدن سرب، روی و باریت مهدی آباد برای افزایش پایداری و کاهش باطله برداری است. بنابراین، ابتدا برداشت های صحرایی در معدن انجام و هندسه دیواره معدن یاد شده در نرم افزار FLAC2D مدلسازی و دیواره در حالت های مختلف دیواره بدون اجرای شمع و با یک تا سه ردیف شمع تحلیل پایداری شده است. نتایج بررسی های انجام شده از مدلسازی دیواره در حالت بدون اجرای شمع و در زوایای مختلف نشانگر آن است که شیب 42 درجه، شیب پایدار معدن است. در مرحله بعد، 10 محل شمع با 4 طول مختلف و به فواصل 50 متر مدلسازی شده و فاکتور ایمنی دیواره محاسبه شده است. نتایج حاصل شده بیانگر آن است که اجرای شمع با طول عبوری 30 متر از پایین ترین سطح لغزش و در میانه شیب دیواره نهایی بهترین ضریب ایمنی را دارد و سبب می شود که زاویه پایدار دیواره از 42 درجه به 45/3 درجه افزایش یابد. در مرحله بعد مدلسازی ردیف دوم و سوم شمع نشان داده است که زاویه شیب دیواره نهایی با دو ردیف شمع به 46/3 درجه رسیده و با سه ردیف شمع تغییر چندانی در زاویه پایداری شیب دیواره حاصل نشده است. همچنین بررسی اثر فاصله داری شمع ها نشان داده است که با افزایش فاصله داری آن ها پایداری شیب نهایی معدن کاهش می یابد. با توجه به این که بیشتر هزینه شمع مربوط به بخش حفاری عمیق است، بررسی فنی و اقتصادی نشان داد که هزینه باطله برداری در معادن عمیق نسبت به شمع کوبی مقدار کمتری است.
    کلیدواژگان: پایداری شیب، شمع کوبی، نرم افزار FLAC 2D، معدن روباز عمیق
  • فرزاد کامکار، مهدی حسینی * صفحات 35-52
    با توجه به رشد روز افزون جمعیت و نیاز به ساخت زیربناهایی برای حمل و نقل سریع و آسان، ساخت تونل اهمیت ویژه ای پیدا کرده است. حفر تونل های شهری با عبور از زیر ساختمان های متعدد و به علت ترخیص تنش و ایجاد تغییر شکل های الاستیک و پلاستیک باعث ایجاد نشست هایی در سطح زمین می شود. این نشست ها در صورتی که کنترل شده نباشد به سازه های سطحی آسیب و خسارات جبران ناپذیری وارد خواهند کرد. در نتیجه پیش بینی صحیح نشست بخش مهمی از مرحله امکان سنجی ساخت تونل در مناطق شهری است. امروزه برای آنالیز و طراحی تونل ها از روش های متعددی استفاده می شود که معمولا برای تونل های شهری که در اعماق کم و در زمین های نرم اجرا می شوند، بهترین روش استفاده از روش های عددی است. بررسی اثرات حفاری بر توزیع تنش ها در اطراف تونل ها و همچنین بررسی نشست های سطحی نیز در زمین های نرم بسیار مهم است که باید بیشتر مورد توجه قرار گیرد. در این تحقیق به مدلسازی دوبعدی تونل مدرس در پروژه تونل آرش- اسفندیار- نیایش با نرم افزار پلکسیس پرداخته شده است که این تونل در منطقه سه شهرداری تهران قرار دارد. بعد از مدلسازی عددی با مدل رفتاری خاک سخت شونده، نشست های سطح زمین تعیین شده و سپس با نتایج حاصل از مدلسازی با مدل رفتاری موهر-کولمب مقایسه شده است. بر اساس بررسی های انجام شده این نتایج حاصل شد که حفاری تونل مدرس، با توجه به نتایج مدلسازی ها و انجام مقایسه با نتایج پایش های انجام گرفته، با به کار گیری روش حفر مرحله ای NATM و بهره بردن از المان های تقویت خاک همچون فورپولینگ، نیل و میکروپایل، می تواند به خوبی و به صورت کنترل شده و ایمن انجام گیرد و باید در مقاطع مشابه در تونل از این تجربه استفاده شود. همچنین استفاده از مدل رفتاری خاک سخت شونده نسبت به مدل موهر-کولمب برای مدلسازی تونل در خاک درشت دانه تهران که شرایطی مشابه خاک این تونل دارد، مناسب تر است. حداکثر نشست سطح زمین در مدلسازی با مدل رفتاری خاک سخت شونده و مدل موهر کولمب به ترتیب 23/37 و 27/04 میلی متر به دست آمده است.
    کلیدواژگان: تونل آرش- اسفندیار - نیایش، مدلسازی عددی، تونل مدرس، تونل شهری، نشست
  • علیرضا جبین پور، علیرضا یاراحمدی بافقی*، جواد غلام نژاد صفحات 53-69
    انتخاب روش های استخراج تخریبی در معادن زیرزمینی مستلزم شناخت ویژگی های ژئومکانیکی توده سنگ است. شاخص قابلیت تخریب یک پارامتر کلیدی برای انتخاب روش های استخراج تخریبی است. برای ارزیابی این شاخص، روش های تجربی مختلفی ارایه شده که مبتنی بر طبقه بندی مهندسی توده سنگ است. روش تجربی لابسچر بر اساس طبقه بندی توده سنگ در پروژه های معدنی و شعاع هیدرولیکی فضای زیربرش، یکی از روش های قابل قبول در این زمینه است. در این مطالعه ویژگی های ژئومکانیکی موثر در قابلیت تخریب بر اساس داده های سطحی و زیرسطحی با استفاده از روش های زمین آماری مدلسازی شده اند. به این صورت که بر اساس روش طبقه بندی لابسچر قابلیت تخریب توده سنگ با انتخاب بلوکی با ابعاد 25×25×25 متر برآورد شد. از طرفی بر اساس منحنی تخریب لابسچر، روابط مورد نیاز برای بررسی این قابلیت بر اساس طبقه بندی توده سنگ در پروژه های معدنی و شعاع هیدرولیکی به دست آمده است. در این مطالعه داده های آنومالی شماره 12 معدن سه چاهون به عنوان مطالعه موردی بررسی شد و مدلسازی زمین آماری و وضعیت تخریب پذیری منطقه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این بررسی نشان می دهد که با در نظر گرفتن شعاع هیدرولیکی 12/5 متر، بیش از 80 درصد بلوک ها دارای قابلیت تخریب می شوند و بقیه بلوک ها در شرایط گذار قرار دارند، بنابراین نتیجه گیری می شود که منطقه مورد مطالعه دارای قابلیت تخریب مناسب برای به کارگیری روش های تخریبی است.
    کلیدواژگان: روش های استخراج تخریبی، مدلسازی زمین آماری، قابلیت تخریب توده سنگ، آنومالی شماره 12 سه چاهون
  • عطاالله بهرامی*، سید محمدرئوف حسینی، فاطمه کاظمی صفحات 71-80
    در بین مواد معدنی که در ساخت دارو مورد استفاده قرار می گیرند، کانی های صنعتی جایگاه ویژه ای دارند. این کانی ها به دو صورت فعال کننده و پرکننده در صنایع داروسازی استفاده می شوند. باریت از جمله کانی های صنعتی مورد استفاده در صنایع دارویی، رادیولوژی و پزشکی است. این تحقیق برای بررسی امکان استفاده از ذخایر باریت استان آذربایجان غربی در صنعت دارویی کشور انجام شده است. بدین منظور نمونه هایی از معادن باریت قره بلاغ، مرانه، عبدالله آباد و شاخ سفید شهرستان مهاباد تهیه و بر روی آن ها آنالیزهای XRF و مطالعات کانی شناسی انجام شد، سپس نتایج حاصل با استاندارد دارویی USP در مورد سولفات باریم مقایسه شد. بر اساس این نتایج، نمونه های تمامی معادن دارای میزان فلزات سنگین بیش از حد مجاز و درجه خلوص BaSO4 کمتر از مقدار استاندارد USP بودند. نمونه معدن شاخ سفید با عیار باریت 93/07 درصد دارای بیشترین تطابق با استاندارد یاد شده بود. در ادامه برای حصول شرایط استاندارد، بر روی نمونه باریت معدن شاخ سفید آزمایش های فرآوری بر اساس روش دنیس دبلیو. جی استون انجام گرفت. پس از انجام عملیات فرآوری محصولی با درجه خلوص سولفات باریم 99/3 درصد، چگالی 4/51 گرم بر سانتی مترمکعب و میزان فلزات سنگین کمتر از حد مجاز استاندارد دارویی حاصل شد. در مجموع با انجام چندین مرحله عملیات ساده فرآوری شامل سنگ جوری، خردایش، آسیاکنی و لیچینگ بر روی باریت های استان آذربایجان غربی، محصولی با خواص نزدیک به استانداردهای دارویی و قابل کاربرد در صنعت داروسازی، با قیمت تمام شده کمتر در مقایسه با نمونه وارداتی تولید خواهد شد.
    کلیدواژگان: صنایع دارویی، باریت، استاندارد USP، عملیات فرآوری، روش دنیس دبلیو، جی استون
  • مهدی اشرف زاده، محمدرضا گرمسیری * صفحات 81-86
    مدار خردایش کارخانه 2 مجتمع فولاد سیرجان ایرانیان شامل آسیای غلطکی فشار بالا (HPGR) در مدار بسته با سرند تر است که محصول آن وارد آسیای گلوله ای که در مدار بسته با هیدروسیکلون و جداکننده مغناطیسی شدت متوسط قرار دارد، می شود. در این مدار از یک آسیای گلوله ای دارای قطر 5/5 متر که با سه هیدروسیکلون در مدار بسته خوراک دهی می شود، استفاده می شود. در این پژوهش افزایش کارایی مدار خردایش به کمک بهبود راندمان آسیاکنی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور تاثیر تناژ ورودی به آسیای گلوله ای بر عیار و دانه بندی کنسانتره نهایی در مقیاس صنعتی بررسی شد. همچنین تاثیر توان کشی آسیا بر دانه بندی محصول مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا از K80 برای ارزیابی کمی ابعاد ذرات استفاده شد. علاوه بر آن از یک روش جدید بر مبنای موازنه جرم برای محاسبه دبی ورودی به آسیا استفاده شد. نتایج نشان داد با افزایش تناژ ورودی به آسیا ابعاد ذرات در سرریز هیدروسیکلون و کنسانتره نهایی کاهش می یابد و علاوه بر آن با افزایش توان کشی آسیا ابعاد محصول نهایی کاهش یافت.
    کلیدواژگان: آسیای گلوله ای، K80، دانه بندی، HPGR، عیار
  • رحمان احمدی *، غلامرضا کریمی، مصطفی جعفری صفحات 87-97
    از جمله مشکلات فرآیند لیچینگ در محیط سولفاته به عنوان یک محیط معمول برای لیچینگ کالکوپیریت، بازیابی و نرخ انحلال پایین فرآیند به دلایل مختلف است. در این مقاله، عوامل و پارامترهای مختلفی مانند کنترل پتانسیل محلول، اثر مواد افزودنی سیلیس و اکسید روی، سرعت همزنی پالپ و در نهایت اثر دما بر فرآیند لیچینگ کالکوپیریت در محیط سولفاته بررسی شده است. برای اعتباربخشی به نتایج به دست آمده در شرایط مختلف، سطح کالکوپیریت پس از لیچینگ، با روش SEM-EDS آنالیز سطحی شد. شرایط ثابت آزمایش ها شامل غلظت سولفوریک اسید 0/4 مول بر لیتر و غلظت آهن 0/11 مول بر لیتر بوده است. بر اساس نتایج به دست آمده، تنظیم پتانسیل در محدوده 430-410 میلی ولت (پلاتین- نقره/کلرید نقره) نسبت به حالت لیچینگ بدون اعمال پتانسیل، منجر به افزایش بازیابی کالکوپیریت از 15/2 به 24 درصد در مدت زمان 24 ساعت شد. علاوه بر این، در این پتانسیل، حضور 20 گرم بر لیتر ماده افزودنی سیلیس در پالپ به واسطه حذف لایه مقاوم از سطح کالکوپیریت مطابق تصاویر SEM با دو مکانیزم سایش و برخورد، باعث افزایش بازیابی فرآیند لیچینگ تا حدود 31 درصد شد. نتایج همچنین نشان داد که اکسید روی به دلیل تشکیل یک لایه رسوب سفید رنگ بر سطح کالکوپیریت، کاهش بازیابی کالکوپیریت را به همراه داشته است. در شرایط بهینه پارامترهایی مانند محدوده پتانسیل محلول 430-410 میلی ولت، مقدار سیلیس 20 گرم بر لیتر، سرعت همزنی 850 دور بر دقیقه و دمای 90 درجه سانتی گراد، بازیابی کالکوپیریت به حدود 52 درصد (51/90 درصد) افزایش یافت.
    کلیدواژگان: کالکوپیریت، لیچینگ اتمسفری، پتانسیل محلول (ORP)، سیلیس، اکسید روی
  • سید حسین دری، محمود عبدالهی*، سید جواد کلینی، عبدالمطلب حاجتی صفحات 99-110
    سیکلون واسطه سنگین یکی از تجهیزات مهم فرآوری مواد معدنی به ویژه در مرحله پیش فرآوری برای موادی مانند سرب و روی است. عوامل مختلفی بر روی عملکرد و میزان عیار و بازیابی سیکلون واسطه سنگین موثر است. تحقیق حاضر در کارخانه سرب و روی لکان واقع در استان مرکزی انجام گرفت. کانسنگ مورد مطالعه حاوی گالن و اسفالریت به عنوان کانه های اصلی و مقادیری از سیلیس، کلسیت، دولومیت به عنوان کانی های باطله است. در این تحقیق پس از نمونه گیری های اولیه، آنالیز سرندی و عیارسنجی نمونه های ورودی و خروجی سیکلون واسطه سنگین در هر طبقه ابعادی انجام شد. به علت نمونه گیری در زمان های متفاوت در آزمایش ها از دو نوع خوراک با دو عیار متفاوت استفاده شده است، بنابراین 4 سری آزمایش با عوامل کارخانه در 4 دانه بندی مختلف با عیار اولیه سرب و روی به ترتیب برابر 1/1 و 4/4 درصد و سپس برای بررسی عوامل موثر از جمله چگالی، فشار ورودی و شیب، در نرم افزار DX7، 12 آزمایش در دو سطح با عیار اولیه سرب و روی به ترتیب برابر 0/5 و 3/1 درصد انجام پذیرفت. در نهایت پس از بهینه سازی مقادیر بهینه چهار عامل دانه بندی، چگالی، فشار ورودی و شیب به ترتیب 1 6/35- میلی متر، 2 کیلوگرم بر مترمکعب، 0/5 بار و 23/87 درجه به دست آمد. با اعمال عوامل بهینه به دست آمده در سیکلون واسطه سنگین عیار و بازیابی سرب به ترتیب برابر 0/81 و 76/38 درصد و عیار و بازیابی روی به ترتیب برابر 4/4 و 75/98 درصد به دست آمد.
    کلیدواژگان: سیکلون واسطه سنگین، چگالی واسطه، فشار ورودی، شیب سیکلون واسطه سنگین، کارخانه سرب و روی لکان
|
  • M.H. Ahmadi, H. Molladavoodi * Pages 1-16
    In last decades, phenomenological constitutive damage models were used by many researchers to study for brittle failure of rock materials. Most phenomenological constitutive damage models utilize the irreversible thermodynamic principles to take into account the damage processes in brittle rock materials. Since this type of damage model do not consider the actual physical phenomena in the damage process, the micromechanical damage models are often used to consider the actual physical mechanisms in micro-scales specially in nucleation and propagation of wing-cracks from pre-existing flaws tips. Frictional sliding on closed micro-cracks surfaces leads to inelastic deformation and wing-cracks nucleation from flaw tips. Because of the different distribution of size and orientation of microflows in the rock materials, under dynamical loading, all of the pre-existing micro-flaws in the rock are activated and propagated. The interaction of micro-cracks with other and coalescence of these micro-cracks play a key role in accumulation of damage and macro-scale fracture plane formation in the rock. The various homogenization schemes e.g. Mori-Tanaka, Self-consistent and Ponte-Castandea were applied for calculation of equivalent mechanical parameters of materials. In this study, the Self-consistent scheme (SCS) was used for homogenization of rock sample under uniaxial dynamic compressive loading. The developed model was programmed and used as a separate and new constitutive model in the commercial finite difference software (FLAC).The dynamic compressive test of a brittle rock was simulated numerically and the stress-strain curves under dynamic loading were simulated and compared with one another. The proposed model predicts a macroscopic stress-strain relation and a peak stress (the materials compressive strength) with an associated transition strain rate beyond which the compressive strength of the material becomes highly strain rate sensitive. The results also show that as the strain rate increases, the peak strength increases and the damage evolution becomes slower.
    Keywords: Micromechanical damage model, Homogenization, Stress intensity factor, Dynamic strength
  • F. Kamkar, M. Hosseini * Pages 35-52
    Due to the population growth and the increasing demand for the construction of the infrastructure necessary for comfortable and fast transportation, tunneling has become especially important. Tunneling in urban areas by passing underneath several buildings causes subsidence due to stress relief and development of elastic and plastic deformations. If these subsidences are not controlled, the structures on the ground will be seriously damaged. Thus, proper estimation of subsidence is an important task when doing tunneling feasibility in urban areas. Nowadays, several methods are used for tunnel analysis and design and for urban tunnels, which excavated in shallow and soft grounds, the best way is using numerical methods. The study of excavation impact on stress distribution around tunnels as well as the study of ground surface subsidence in soft grounds are extremely important and should be deeply taken into account. This research addressed the 2D modeling of Modarres Tunnel of Arash-Esfandiyar-Niyayesh Tunnel Project by PLAXIS software. This tunnel is located in The Third Region of Tehran Municipality. The subsidences were determined through numerical modeling by hardening soil behavioral model, and, then, were compared to the results of the modeling by Mohr-Coulomb behavioral model. it was concluded that the excavation of Modarres tunnel, considering the modeling results and comparing them to the monitoring data, could be done in a controlled and safe manner by using NATM sequential excavation method and by utilizing the soil reinforcement elements such as fore-poling, nailing and micro-piles, and this experience should be used in similar tunneling sections. Furthermore, the use of hardening soil model was more appropriated for modeling the tunnel in the coarse-grained soil in Tehran which had the same conditions as this tunnel, than the Mohr-Coulomb model. The maximum subsidence in the modeling with the hardening soils model and the Mohr Coulomb model was 23.37 mm and 27.04 mm, respectively.
    Keywords: Arash-Esfandiyar-Niyayesh Tunnel, numerical modeling, Modarres Tunnel, urban tunnel, subsidence
  • A. Jabinpour, A. Yarahmadi Bafghi *, J. Gholamnejad Pages 53-69
    geomechanical properties of rock mass is a prerequisite for method selection in caving underground mining. Cavability index of rock mass is a key parameter in selecting those methods. , Some practical methods have been presented based on engineering rock mass classifications for the assessment of this index. Laubscher approach based on MRMR and Hydraulic Radius of undercut was one of acceptable methods in cavability assessment. In this study, geomechanical properties of rock mass which are influential on cavability were modeled by geostatistical tools based on surface and under surface data gained. Cavability of rock mass was estimated based on Laubscher approach by a model with 25×25×25 m blocks. Moreover, according to Laubscher Cavability Chart, the required equations were defined to assess this according to the classification of rock mass in mining projects and HR was obtained . in this study, Anomaly XII Sechahoon Mine data was investigated as case study and the associated cavability was estimated by geostatistical modelling. The results for HR=12.5 demonstrate that more than 80% of blocks adequately fall in thecavability condition while the rest of blocks fall in transition condition. Therefore this case study presents suitable cavability since the first step in mining method selection has been suggested for caving underground mining.
    Keywords: Geostatistical modelling, Cavability, Rock mass, Anomaly XII Sechahoon Mine